在我們?nèi)粘Ｉ钪校饪芍^是無(wú)處不在，光在人類(lèi)史乃至整個(gè)地球文明都起著至關(guān)重要的作用。

如果沒(méi)有光，就沒(méi)有白天而只有黑夜，很多植物將無(wú)法生存，無(wú)法進(jìn)行光合作用產(chǎn)生氧氣，而有氧呼吸的動(dòng)物便不會(huì)出現(xiàn)，人類(lèi)也就不會(huì)在地球上誕生。如果沒(méi)有光，整個(gè)世界都將變得極度寒冷，沒(méi)有一絲溫暖。

我們都知道光是我們生活中不可或缺的，那么什么是光，光又是如何產(chǎn)生的呢？

1. 光為何物

首先，光是一種電磁波，這個(gè)幾乎大家都知道。在我們?nèi)粘Ｉ罨蛘呶膶W(xué)中，光還意味著光明，也就是說(shuō)，光是可以看見(jiàn)的，是明亮的，即在日常生活中我們認(rèn)為的光就是可見(jiàn)光。

光作為一種波是有頻率和波長(zhǎng)的，我們能夠看見(jiàn)的光即可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍在400nm-700nm之間?？梢?jiàn)光的顏色被我們劃分為紅橙黃綠青藍(lán)紫七種顏色，從紅到紫光的波長(zhǎng)逐漸減小。

當(dāng)電磁波的波長(zhǎng)大于紅光的波長(zhǎng)（700nm）或小于紫光的波長(zhǎng)（400nm）時(shí)，人類(lèi)的肉眼就看不見(jiàn)了，這是由于我們?nèi)祟?lèi)的視錐細(xì)胞的能力所決定的，我們只能看到這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波，而有的生物可以看到這個(gè)范圍之外的電磁波。如蛇可以看到紅外線，蜜蜂可以看到紫外線，這些都是我們?nèi)祟?lèi)所看不見(jiàn)的。

其實(shí)在物理學(xué)中，任何波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁波都叫做光。也就是說(shuō)，我們認(rèn)識(shí)的伽馬射線、X射線、紫外線、可見(jiàn)光、紅外線、微波以及無(wú)線電波等都可以稱(chēng)之為光。它們?cè)谡婵罩卸家韵嗤乃俣?99,792,458m/s傳遞著，并且都沿直線傳播。

光具有波粒二象性，也就是說(shuō)，光不僅僅是波，它還是粒子。愛(ài)因斯坦提出，光在吸收和發(fā)射能量時(shí)是一份一份傳輸?shù)?，光本身也是由一份一份不可再分割的能量子組成的，而這些能量子則被稱(chēng)為光子，也就是說(shuō)光子就是光的粒子，我們出去沐浴陽(yáng)光以及綠色植物的光合作用吸收的便是光子。

在市面上我們會(huì)經(jīng)?？吹胶芏嗝廊莸墓鈱W(xué)儀器都貼上“光子”“光量子”的一些標(biāo)簽以此來(lái)顯得高大上，從而忽悠顧客，其實(shí)這些都只是光的固有屬性，而并非是廠家發(fā)明了另外一種東西，這么叫只是為了吸引顧客。 

2. 光是如何產(chǎn)生的

一個(gè)物體只要有一定的溫度便會(huì)產(chǎn)生電磁波輻射，也就是物理學(xué)上的光輻射，光輻射可以理解為光子發(fā)射和傳遞的過(guò)程。在地球上，我們最主要的光輻射來(lái)源便是太陽(yáng)，而在太陽(yáng)中，我們接收到的能量基本是太陽(yáng)的光球?qū)影l(fā)出來(lái)的。

在太陽(yáng)的光球?qū)?，溫度大約為6000攝氏度，在那里的粒子基本都是等離子體，也就是說(shuō)那里的原子都被電離成了原子核和電子。當(dāng)高能態(tài)的自由電子進(jìn)入到原子核的能級(jí)中時(shí)，自由電子的能量降低，而電子失去的這部分能量則以光子的形式釋放出來(lái)（能量守恒）。

不同能量的光子具有不同的頻率，也即光子的頻率和光子的能量是一一對(duì)應(yīng)的。在上面我們講到不同顏色的光有著不同的波長(zhǎng)，由于光速是不變的，而光速又等于波長(zhǎng)乘以頻率。所以說(shuō)波長(zhǎng)越短頻率就越高，光子能量就越大。也就是說(shuō)，紅橙黃綠青藍(lán)紫的光波長(zhǎng)依次減小，光子頻率依次增大，光子能量也依次增大。

由于不同的自由電子通常具有不同的能量，當(dāng)自由電子進(jìn)入原子核能級(jí)中釋放出來(lái)的能量較大時(shí)，那么對(duì)應(yīng)所發(fā)出的光子能量也大，所以當(dāng)一系列的具有不同能量的自由電子都經(jīng)歷此狀況時(shí)便會(huì)發(fā)出五顏六色的可見(jiàn)光以及我們不能看到的電磁波。

從上圖中可以看到，太陽(yáng)輻射到地球表面的能量可見(jiàn)光約占接近一半（44%），而紅外線占了也較多，約40%，剩余的為伽馬射線、X射線、紫外線、微波以及無(wú)線電波等。

除了太陽(yáng)，在我們生活中產(chǎn)生光比較普遍的還有白熾燈。白熾燈的發(fā)光原理也類(lèi)似，即通電后電子能量升高，高能態(tài)的電子不穩(wěn)定會(huì)躍遷到低能態(tài)，在這個(gè)過(guò)程中失去的能量以光子的形式釋放。與太陽(yáng)不同的是，白熾燈產(chǎn)生的光只有10%的能量是可見(jiàn)光，而剩下的為紅外線。也就是說(shuō)你用十度的電，只有一度是用來(lái)照明的，剩下的部分都變成熱量耗散掉了。

另外產(chǎn)生光比較多的還有火焰，火焰在燃燒的過(guò)程中也是發(fā)生了電子的能級(jí)躍遷，產(chǎn)生了發(fā)光的化學(xué)反應(yīng)。和白熾燈類(lèi)似，火焰的發(fā)光效率也不高，而大部分的能量以熱量的形式釋放，蠟燭的照明效果比白熾燈還更差一些。

除了上述一些傳統(tǒng)的光源，隨著我們對(duì)發(fā)光原理和技術(shù)掌握的越來(lái)越成熟，如今LED燈、激光等人工技術(shù)也逐漸成為了一種普遍的光源，相比于白熾燈而言，LED燈具有更高的可見(jiàn)光發(fā)光效率以及更低的能耗。